全 文 ：第１９卷 第６期
Ｖｏｌ．１９ Ｎｏ．６
草 地 学 报
ＡＣＴＡ ＡＧＲＥＳＴＩＡ ＳＩＮＩＣＡ
２０１１年 １１月
Ｎｏｖ． ２０１１
真菌分泌纤维素酶与２种草坪草凋落物
有机质降解相互关系的研究
芦光新１，２，陈秀蓉１＊，杨成德１，薛 莉１
（１．甘肃农业大学草业学院 草业生态系统教育部重点实验室 中－美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 ７３００７０；
２．青海大学农牧学院草业科学系，青海 西宁 ８１００１６）
摘要：应用摇瓶液体发酵方法，分别以多年生黑麦草（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）和白三叶（Ｔｒｉｆｏｌｉｕｍ ｒｅｐｅｎｓ Ｌ．）凋落物为
底物，对２种草坪草发酵过程中真菌（Ｍｉｃｒｏｄｏｃｈｉｕｍ ｂｏｌｌｅｙｉ）分泌纤维素酶活力变化以及草坪草凋落物总有机质
（ＴＯＭ）降解率进行了研究。结果表明：黑麦草凋落物ＴＯＭ降解率高于白三叶凋落物ＴＯＭ降解率（Ｐ＜０．０５）；黑
麦草凋落物诱导真菌产生的滤纸酶（ＦＰＡ）和羧甲基纤维素酶（ＣＭＣａｓｅ）活力均高于白三叶凋落物诱导产生的酶活
力（Ｐ＜０．０５）。真菌分泌纤维素酶活力与凋落物ＴＯＭ 降解率之间存在因果关系，能够诱导真菌产生高纤维素酶
活力的凋落物其ＴＯＭ降解率也高。
关键词：真菌；纤维素酶活力；草坪草凋落物；总有机质降解率
中图分类号：Ｓ１５３．６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－０４３５（２０１１）０６－０９５４－０６
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｅｌｕｌａｓｅ Ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｃｒｏｄｏｃｈｉｕｍ ｂｏｌｌｅｙｉ ａｎｄ Ｔｏｔａｌ
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｔｅｒ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｗｏ Ｋｉｎｄｓ ｏｆ Ｌａｗｎ Ｇｒａｓｓ Ｌｉｔｔｅｒ
ＬＵ Ｇｕａｎｇ－ｘｉｎ１，２，ＣＨＥＮ Ｘｉｕ－ｒｏｎｇ１＊，ＹＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ－ｄｅ１，ＸＵＥ Ｌｉ １
（１．Ｐｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｌ Ｃｏｌｅｇｅ，Ｇａｎｓｕ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｒａｓｓｌａｎｄ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，
Ｓｉｎｏ－Ｕ．Ｓ．Ｃｅｎｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｇｒａｚｉｎｇｌａｎｄ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ，Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｇａｎｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｓｃｉｅｎｃｅ，Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ａｎｉｍａｌ ｈｕｓｂａｎｄｒｙ Ｃｏｌｅｇｅ，Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｉｎｇ，Ｑｉｎｇｈａｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ８１００１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ ｃｅｌｕｌｏｌｙｔｉｃ ｅｎｚｙｍｅ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｃｒｏｄｏｃｈｉｕｍ ｂｏｌｌｅｙｉ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ
（ＴＯＭ）ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｐｅｒｅｎｎｉａｌ ｒｙｅｇｒａｓｓ（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）ａｎｄ Ｗｈｉｔｅ Ｃｌｏｖｅｒ（Ｔｒｉｆｏｌｉｕｍ ｒｅｐｅｎｓ
Ｌ．）ｌｉｔｔｅｒ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｆｌａｓｋ ｌｉｑｕｉｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＴＯＭ ｄｅｇｒａｄａ－
ｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｅｒｅｎｎｉａｌ ｒｙｅｇｒａｓｓ ｌｉｔｔｅｒ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ Ｗｈｉｔｅ Ｃｌｏｖｅｒ（Ｐ＜０．０５）．Ｆｉｌｔｅｒ ｐａｐｅｒ ｅｎｚｙｍｅ
（ＦＰＡ）ａｎｄ ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｕｌｏｓｅ ｅｎｚｙｍｅ（ＣＭＣａｓｅ）ａｃｔｉｖｉｔｙ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｃｒｏｄｏｃｈｉｕｍ ｂｏｌｌｅｙｉ ｉｎ ｐｅｒｅｎ－
ｎｉａｌ ｒｙｅｇｒａｓｓ ｌｉｔｔｅｒ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ Ｗｈｉｔｅ Ｃｌｏｖｅｒ ｌｉｔｔｅｒ（Ｐ＜０．０５）．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｃｅｌｕｌａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ＴＯＭ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ．Ｈｉｇｈｅｒ ＴＯＭ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｌｉｔｔｅｒ ｃａｎ ｉｎｄｕｃｅ ｈｉｇｈｅｒ
ＦＰＡ ａｎｄ ＣＭＣａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｃｒｏｄｏｃｈｉｕｍ ｂｏｌｌｅｙｉ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｕｎｇｉ；Ｃｅｌｕｌａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ；Ｌａｗｎ ｇｒａｓｓ ｌｉｔｔｅｒ；Ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ
纤维素类物质是自然界中分布最广、数量最大
的可再生性物质［１］，是组成植物细胞壁的主要成分，
约占植物干重的３５％～５０％［２］。Ｈａｍｍｅ［３］指出，在
自然界中，植物体死亡或者组织凋落后，只有当有机
残体落入土壤并进一步降解后，才能够再生和维持
地球碳循环，纤维素类物质的降解在生态系统碳素
循环中占有重要位置［４］。
已有的研究证明［５］，凋落物有机质在自然状态
下极难分解。然而，自然界中存在一些能够分解纤
维素类物质的微生物，它们分泌的纤维素酶在纤维
素类物质降解过程中发挥着重要作用。Ｂｕｒｎｓ［６］
认为，在凋落物降解过程中，正是由于微生物酶的
收稿日期：２０１１－０５－０６；修回日期：２０１１－０６－０７
基金项目：国家自然基金项目（３０４７１２３２）资助
作者简介：芦光新（１９７４－），男，青海湟中人，教授，博士研究生，研究方向为草地微生物多样性、功能微生物的开发及利用，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｇｘ７４＠
ｑｑ．ｃｏｍ；＊通信作者Ａｕｔｈｏｒ ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｘｉｕｒｏｎｇ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
第６期 芦光新等：真菌分泌纤维素酶与２种草坪草凋落物有机质降解相互关系的研究
作用引起底物化学成分的变化，实现凋落物的分解。
真菌被认为是酶系最全的纤维素降解菌［７］，真菌分
泌纤维素酶可能是凋落物有机质降解的主要驱动力
之一。
凋落物有机质的微生物分解过程为研究真菌分
泌纤维素酶和纤维素类物质降解的相互关系提供了
很好的支撑素材，但国内外对凋落物分解方面的研
究以生态系统养分循环和全球变化为背景的报道较
多［８～１１］，主要归属于宏观和底物化学成分变化２个
方面［１２～１６］，凋落物如何被土壤微生物分解和利用的
报道很少，尤其是在凋落物降解过程中有机质降解
和微生物的相互关系方面报道更少。本文选用从高
寒草地土壤中分离筛选得到的１株高产纤维素酶活
力真菌，拟对２种草坪草凋落物降解过程中诱导真
菌产生纤维素酶活力的变化规律和凋落物总有机质
降解程度进行研究，进一步探讨真菌分泌纤维素酶
活力与草坪草凋落物总有机质降解率之间的关系，
为草坪草凋落物降解的微生物机理提供科学依据。
１ 材料与方法
１．１ 供试菌株
供试菌株由本课题组从东祁连山高寒草地土壤
中分离筛选获得，编号为Ｆ１，具有分解纤维素的特
性，结合形态学和ｒＤＮＡ－ＩＴＳ分子鉴定方法，确定
为Ｍｉｃｒｏｄｏｃｈｉｕｍ ｂｏｌｌｅｙｉ（另文发表）。
１．２ 供试材料及处理
采自甘肃农业大学校园草坪地的多年生黑麦草
（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）和白三叶（Ｔｒｉｆｏｌｉｕｍ ｒｅｐｅｎｓ
Ｌ．）枯黄期的凋落物为底物。试验前将底物用蒸馏
水清洗３次，８０℃烘１２ｈ，剪成３～５ｃｍ，备用。
１．３ 培养基
ＰＤＡ培养基：马铃薯２００ｇ，葡萄糖２０ｇ，琼脂
１０ｇ，蒸馏水１０００ｍＬ，ｐＨ自然。用于菌种的活化、
复壮和转接。
液体发酵培养基：ＮａＮＯ３２．５ｇ，ＫＨ２ＰＯ４１ｇ，
ＣａＣｌ２·６Ｈ２Ｏ ０．１ｇ，ＭｇＳＯ４０．３ｇ，ＮａＣｌ ０．１ｇ，
ＦｅＣｌ３０．０１ｇ，草坪草凋落物 ０．５ｇ，蒸馏水１０００
ｍＬ，ｐＨ自然。用于摇瓶液体发酵。
１．４ 研究方法
１．４．１ 菌种的活化、复壮和转接
将保存于４℃的菌株Ｆ１挑取少量菌丝，接种于
ＰＤＡ平板培养基上，２５℃黑暗条件下静止培养７～
８ｄ，活化后用同样的方法进一步复壮，直到菌丝生
长到最佳状况为止。用直径６ｍｍ的打孔器切取菌
饼，进行下一步试验内容。
１．４．２ 摇瓶液体发酵粗酶液的制备及纤维素酶活
力测定
摇瓶液体发酵试验设黑麦草和白三叶草２个试
验组，在每个试验组中分别以接菌为处理（Ｔ），不接
菌为对照（ＣＫ）。按１．３．１所述的方法，活化、复壮
后分别接种于以黑麦草、白三叶草凋落物为底物，盛
有５０ｍＬ液体发酵培养基的１５０ｍＬ三角瓶中，以
各自不接菌的液体发酵培养基为对照，每个处理重
复３次。在２５℃，１５０ｒ·ｍｉｎ－１的条件下，置于摇床
并震荡培养，试验周期为１０ｄ。自接种后第２ｄ，每
隔２４ｈ用灭菌的１０００μＬ移液器枪头，在无菌操作
的条件下，吸取１ｍＬ上清液，于４℃，１００００ｒ·ｍｉｎ－１，
离心１０ｍｉｎ，上清液即为粗酶液，进行纤维素酶活
力测定。
以发酵粗酶液测得的滤纸酶（ＦＰＡ）、羧甲基纤
维素酶（ＣＭＣａｓｅ）活力作为衡量纤维素酶活力的指
标。ＦＰＡ和ＣＭＣａｓｅ酶活力的测定依据Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ
等［１７］的方法，稍有改进。吸取粗酶液０．５ｍＬ，分别
以滤纸（新华１号）和羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ－Ｎａ）为
反应底物，与柠檬酸缓冲液（ｐＨ＝５．５，终浓度为
０．１ｍｏｌ·Ｌ－１）组成共５ｍＬ的反应体系，在３７℃恒
温水浴锅中分别保温６０ｍｉｎ和３０ｍｉｎ，采用３，５－二
硝基水杨酸的方法（ＤＮＳ法）［１８］测定最终反应产物
在５４０ｎｍ波长下的吸光值，以葡萄糖为底物的标
准曲线换算出释放的葡萄糖含量（ｙ＝３．２３１７ｘ－
０．０１２３，ｒ２＝０．９９８；ｘ为吸光值，ｙ为标准葡萄糖溶
液含葡萄糖的毫克数）。一个单位的酶活力定义为
每分钟释放１μｍｏｌ产物的酶量，用Ｕ·ｍＬ
－１表示。
对照用热变性失活的粗酶液代替新鲜粗酶液。
１．４．３ 菌株Ｆ１对草坪草凋落物总有机质的降解
以草坪草凋落物样品质量损失率作为衡量菌株
Ｆ１降解草坪草凋落物总有机质（ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔ－
ｔｅｒ，ＴＯＭ）能力的指标。液体摇瓶发酵结束后，将
摇瓶内全部水相和草相混合物经烘干称重的新华１
号滤纸过滤，收集残留的凋落物，８０℃下烘至恒重后
称重。试验结果以２个批次的数据取平均值进行
统计分析。采用下列公式计算样品质量损失［１９］。
凋落物样品质量损失率（％）＝（样品的初始干
质量－样品分解后的干质量）／样品初始的干质量×
１００％。
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草 地 学 报 第１９卷
１．４．４ ｐＨ值和还原糖含量测定
ｐＨ值用ｐＨ计（型号ＰＨＳ－３Ｃ）测定，用标准液
校正ｐＨ计，用校正后的ｐＨ计测定ｐＨ值；还原糖
含量的测定采用ＤＮＳ法［１８］。
１．５ 数据处理
所有数据均用 Ｅｘｃｅｌ ２００７录入并作图，采用
ＤＰＳ ６．５５ 进行数据分析，采用 ２ 组平均数的
Ｓｔｕｄｅｎｔ ｔ检验分析各处理间的差异显著性［２０］。
２ 结果与分析
２．１ ２种草坪草凋落物ＴＯＭ降解率比较
由表１可知，黑麦草组和白三叶草组的接种处
理与各自的不接种处理相比，ＴＯＭ 降解率均有所
增加，黑麦草凋落物ＴＯＭ 降解率极显著高于不接
种处理（Ｐ＜０．０１），白三叶草凋落物ＴＯＭ 降解率
显著高于不接种处理（Ｐ＜０．０５）；２个试验组的接种
处理相比，黑麦草凋落物ＴＯＭ 降解率显著高于白
三叶的（Ｐ＜０．０５）；２个试验组不接种处理相比，２
种草坪草凋落物ＴＯＭ降解率差异不显著。结果表
明，接种菌株Ｆ１后，凋落物ＴＯＭ降解率升高，但对
２种草坪草凋落物ＴＯＭ的分解效果不同。
２．２ ２种草坪草凋落物诱导真菌分泌纤维素酶活
力比较
在发酵过程中，２种草坪草凋落物能够诱导菌
株Ｆ１分泌ＦＰＡ和ＣＭＣａｓｅ。在整个试验过程中，
不论黑麦草组还是白三叶组，ＦＰＡ和ＣＭＣａｓｅ酶活
力随时间的推移呈不断上升的趋势，且在试验结束
时达到最大值（图１）。从菌株Ｆ１分泌的ＦＰＡ 和
ＣＭＣａｓｅ酶活力曲线来看，黑麦草诱导菌株Ｆ１分泌
的ＦＰＡ和ＣＭＣａｓｅ酶活力均高于白三叶诱导分泌
的酶活力。从酶活力统计分析的结果可以看出，２
种草坪草诱导菌株Ｆ１分泌ＦＰＡ酶活力之间差异
极显著（Ｐ＜０．０１）；除了第６ｄ测定的ＣＭＣａｓｅ酶活
力值外，其余各时间测定的酶活力之间差异显著
（Ｐ＜０．０５）。
表１ ２种草坪草凋落物总有机质降解率比较
Ｔａｂｌｅ １ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｌａｗｎ ｇｒａｓｓ ｌｉｔｔｅｒ ％
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 多年生黑麦草Ｐｅｒｅｎｎｉａｌ ｒｙｅｇｒａｓｓ 白三叶 Ｗｈｉｔｅ Ｃｌｏｖｅｒ
接种Ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ７３．１１±１．６０Ａａ ６０．９７±３．３７ａｂ
不接种 Ｎｏ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ４２．３８±１．７７Ｂａ ４５．５２±１．３８ｂａ
注：数据为平均值±标准误（ｎ＝３）；不同大写字母表示差异极显著（Ｐ＜０．０１），不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）；大写字母表示列比
较，小写字母表示行比较；下同
Ｎｏｔｅ：Ｍｅａｎ±ＳＤ ｆｏｒ ３ｒｅｐｌｉｃａｔｅｄ ｔｅｓｔｓ；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｐｉｔａｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｍｅａｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ（Ｐ＜０．０１），ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｍａｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｍｅａｎ ｓｉｇｎｉｆｉ－
ｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ（Ｐ＜０．０５）．Ｃａｐｉｔａｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｓ ｆｏｒ ｃｏｌｕｍｎ，ｓｍａｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｓ ｆｏｒ ｌｉｎｅ；ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｓ ｂｅｌｏｗ
图１ ２种草坪草凋落物诱导真菌分泌ＦＰＡ和ＣＭＣａｓｅ的酶活力比较
Ｆｉｇ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ＦＰＡ ａｎｄ ＣＭＣａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｌａｗｎ ｇｒａｓｓ ｌｉｔｔｅｒ
注：Ａ，Ｂ分别代表２种草坪草凋落物诱导产生的滤纸酶活力和羧甲基纤维素酶活力
Ｎｏｔｅ：Ａ：ＦＰＡ ａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｂ：ＣＭＣａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ
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第６期 芦光新等：真菌分泌纤维素酶与２种草坪草凋落物有机质降解相互关系的研究
２．３ 液体摇瓶发酵过程中ｐＨ值和还原糖含量的
变化
由图２可知，２个试验组不接种处理的ｐＨ 值
都较低，分别为４．９３和５．０６，两者比较接近；接种
处理的ｐＨ值高，分别为７．９５和８．４６；白三叶组中
接种处理的ｐＨ值高于黑麦草组的ｐＨ值。
２种草坪草凋落物为底物的发酵液中的还原糖
含量在接种处理和不接种处理之间不一致。黑麦草
组中，接种处理比不接种处理的还原糖含量低（Ｐ＜
０．０１），而白三叶组中，接种处理比不接种处理的还
原糖含量高（Ｐ＜０．０５）；白三叶组接种处理的还原
糖含量高于黑麦草组接种处理的还原糖含量（Ｐ＜
０．０５），黑麦草组不接种处理的还原糖含量高于白三
叶组不接种处理的还原糖含量（Ｐ＜０．０１）。
图２ ２种草坪草凋落物发酵液ｐＨ值和还原糖含量
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｕｇａｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｌｉｑｕｉｄ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｌａｗｎ ｇｒａｓｓ ｌｉｔｔｅｒ
注：Ａ，Ｂ分别代表２种草坪草凋落物发酵液ｐＨ值和还原糖含量
Ｎｏｔｅ：Ａ：ｐＨ ｖａｌｕｅ．Ｂ：ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｕｇａｒ ｃｏｎｔｅｎｔ
３ 讨论
３．１ 草坪草凋落物ＴＯＭ的降解
植物凋落物的分解过程指的是调落物中所含有
的各种有机分子的降解过程，从化学组成上看，凋落
物中主要含有纤维素、半纤维素、木质素、多糖类、树
胶、其他碳水化合物、蛋白质和其他含氮化合物［２１］。
在这些化合物中，有些是水溶性物质，有些组分是非
水溶性物质。在试验的不接种处理组中，２种草坪
草凋落物ＴＯＭ的量减少，说明２种草坪草凋落物
中都存在一些可溶性易分解的物质。２个接种处理
组与各自的不接种处理组的ＴＯＭ降解率存在显著
差异，说明菌株Ｆ１分解了草坪草凋落物的纤维素
类物质，导致凋落物ＴＯＭ 降解率升高；２个接种处
理组间凋落物ＴＯＭ 降解率不同，可能原因是由于
不同种类草坪草凋落物中纤维类物质的组分和结构
不同所致。更多的研究也认为［２２～２５］，凋落物有机成
分构成对分解过程也有明显的制约作用，因为这些
有机成分在凋落物内的含量也不同，本身的可分解
性也不同。
３．２ 影响真菌分泌纤维素酶及酶活力变化的因素
分析
有学者研究认为［２６］，真菌分泌的纤维素酶是一
种诱导酶，只有当酶的作用底物或它的类似物存在
时才能合成。本试验结果表明，２种不同的草坪草
凋落物诱导菌株Ｆ１分泌的纤维素酶活力不同，说
明真菌分泌纤维素酶活力高低与凋落物种类有关。
本试验发现，黑麦草为底物的发酵体系中，接种
后发酵液的还原糖含量降低，说明菌株Ｆ１利用了
还原糖，而以白三叶为底物时，接种后发酵液的还原
糖含量升高，说明在分解过程中产生的还原糖没有
被真菌充分利用而呈“剩余状态”。另外，黑麦草发
酵液的还原糖含量高于白三叶发酵液的含量，说明
凋落物中纤维素类物质被微生物转化为还原糖含量
会影响真菌的生长发育，进而会影响真菌分泌纤维
素酶活力大小。刘长莉等［２７］研究发现，可溶性糖的
变化是秸秆被分解产生的各种可溶性糖积累及产生
后被微生物分解利用而消失的外部表现，秸秆分解
过程中产生的糖不足自身消耗，导致糖浓度有所下
降；产生的糖大于自身消耗导致糖浓度上升，与本文
的结果一致。Ａｔｉｆ等［２８］研究表明，木质纤维素分解
后产生的糖，对后续分解有阻遏作用。因此，在白三
叶凋落物为底物的反应体系中，呈“剩余状态”的还
原糖含量可能影响了真菌分泌的纤维素酶活力。
另外，发酵液ｐＨ 值也可能是影响真菌生长状
况的一个因素。本试验发现，接种后２种草坪草凋
落物为底物的发酵液其ｐＨ 值升高，原因可能是与
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草 地 学 报 第１９卷
菌株Ｆ１分解凋落物纤维素类物质形成的化合物的
组成和性质有关。白三叶草组反应产物的ｐＨ值与
菌株Ｆ１的培养特性研究中得出的生长最适ｐＨ 的
范围偏离较大，过高的ｐＨ环境不利于菌株Ｆ１达到
最佳的生长状况，真菌也不会达到最佳的产酶状态。
因此可以断定，摇瓶液体发酵体系中的还原糖含量
和ｐＨ可能是影响真菌分泌纤维素酶活力的２个因
素。
３．３ 真菌分泌纤维素酶活力与凋落物有机质降解
的相互关系
在本试验条件下，能够检测到２种草坪草凋落
物作为底物诱导菌株Ｆ１分泌的纤维素酶，这说明
在２种草坪草凋落物的分解过程中纤维素酶参与了
凋落物的分解。相比于白三叶，黑麦草凋落物
ＴＯＭ降解率较高的其中一个关键因素就是以黑麦
草凋落物为底物诱导真菌产生的纤维素酶活力高。
真菌分泌酶活力的高低和凋落物ＴＯＭ降解率之间
存在因果关系，即能够诱导真菌分泌高酶活的凋落
物，其ＴＯＭ降解率也高。
在草坪草凋落物分解的初期，凋落物中可被直
接利用的可溶性碳水化合物或者非木质化的纤维素
物质等成分对真菌的营养供应能力和菌体的生长有
密切关系，凋落物组分和真菌之间似乎存在着一种
“营养供应”关系，并且营养供给在时间和数量上的
模式以及真菌生长环境的变化会直接影响诱导真菌
分泌纤维素酶活力，影响对凋落物ＴＯＭ 的作用性
质和分解程度。由此可以推断，真菌产生纤维素酶
活力的高低是决定凋落物总有机物分解难易程度的
关键因素。
已有的研究发现，在自然界的木质素降解过程
中，用于纤维素降解的酶主要有羧甲基纤维素酶、滤
纸糖酶等水解酶［２９］，但由于纤维素通常与木质素紧
密链接［３０］，只有脱木质化后的纤维素才能够被微生
物降解［３１］。在自然界的木质素降解过程中，主要的
降解酶以木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶
为主［３２］。在本试验中主要检测了纤维素酶活力，没
有涉及降解木质素和半纤维素相关的酶活力，菌株
Ｆ１对２种草坪草凋落物有机质降解效果的差异，也
有可能存在其他酶学机制。
凋落物有机质分解是一个相当复杂的过程，凋
落物降解过程中真菌分泌的木质素酶和半纤维素酶
以及化学成分同样是影响凋落物有机质降解的重要
因素，另外，由于生态系统中凋落物种类的多样化、
参与凋落物分解的微生物的多样性以及不同生境的
多变性，很难摸清凋落物分解过程中真菌生命活动
和凋落物降解的相互关系。本研究仅以一种真菌对
２种草坪草凋落物有机质的分解为研究体系，从纤
维素酶活力变化单方面取得的证据很难反映凋落物
降解过程中真菌对凋落物有机质降解的作用机理。
因此，今后有必要从不同角度，多渠道、多层次、多方
面对凋落物有机质降解和微生物实际具有的作用性
质进行更深入的研究。
４ 小结
以草坪草凋落物为底物的液体发酵过程中，真
菌分泌纤维素酶活力高低与凋落物的种类有关，发
酵液体系中的还原糖含量和ｐＨ值可能是影响真菌
分泌纤维素酶活力的２个因素；真菌分泌纤维素酶
活力与凋落物总有机质降解率之间存在因果关系，
即能够诱导真菌产生高纤维素酶活力的凋落物其
ＴＯＭ降解率也高。
参考文献
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（责任编辑 李美娟）
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